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我所基因编辑研究团队在基于引导编辑饱和突变的作物 重要基因定向进化技术研究方面取得新进展

发布日期:2021-06-16   作者:许蓉芳    来源:水稻所    阅读:

2021610日我所基因编辑研究团队在Nature Plants上发表了题为“Indentification of herbicide resistance OsACC1 mutations via in planta prime-editing-library screening in rice”的研究论文。

挖掘除草剂抗性基因位点,开发抗除草剂种质资源对规模化作物生产极为重要。ACCase(乙酰辅酶A羧化酶)是芳氧苯氧丙酸(APP)类与环己烯二酮(CHD)类等多种重要商业除草剂的作用位点。许多杂草中,ACCase羧基转移酶结构域(CarboxyltransferaseCT domain)中某些氨基酸的替换可赋予植物除草剂抗性。该研究论文利用先前建立的植物Prime editors(引导编辑,PEs)系统,开发了prime editing library-mediated saturation mutagenesisPLSM)的方法,在植物内源基因特定位点介导多种类型的氨基酸替换。利用PLSM方法在水稻ACC基因CT结构域的6个位点设计pegRNA引物,引入饱和的氨基酸突变。

 

      每个位点分别建库后,经农杆菌介导水稻稳定遗传转化后分别检测了水稻愈伤中的库容质量。每个转化约获得1500个独立转化事件,经除草剂筛选后在水稻ACC基因的I1879, P1927, W2097, I2139, D2176 G2194位点分别获得抗性事件128, 60, 105, 53, 9 and 22个,并最终共获得抗性植株92株。对所有植株进行测序,结果表明总共出现了16种不同类型的氨基酸替换。这些新的突变位点有的在杂草中被报道具有除草剂抗性而在作物中没有被报道。而有的是首次被发掘,如I1879S, P1927Y W2097G位点。



该技术不仅可挖掘抗除草剂基因新突变位点,而且为获得作物内源基因饱和突变提供了高效、便捷的新方法。论文获得国家自然科学基金等项目支持。